Le basi della biologia

ADENINA TIMINA

CITOSINA GUANINA

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Non​ è la​ DNA​ polimerasi​ a scegliere​ i nucleotidi​ , l’enzima​ ha​ il​ semplice​ compito​ di​ appaiare

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e​ disappaiare​ finchè​ , nel​ sito​ attivo​ dello​ stesso​ enzima​ , non​ arriva​ il​ nucleotide​ giusto

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Nei batteri ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

● Abbiamo​ un​ cromosoma​ circolare​ formato​ da​ DNA​ superavvolto​ .

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● 1​ origine​ di​ replicazione​ (detto​ sito​ ORIC​ ) da​ cui​ partono​ due​ forche​ replicative

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simmetriche​ che​ terminano​ nella​ regione​ diametralmente​ opposta​ .

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● nelle​ forcelle​ replicative​ si​ assembla​ il​ primosoma​ , formato​ da​ DNA​ A , DNA​ B ,

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DNA​ G primasi​ , tutti​ enzimi​ coinvolti​ : due​ esameri​ di​ DNA​ B funzionano​ da​ elicasi​ ,

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disavvolgono​ il​ DNA​ in​ entrambe​ le​ direzioni​ creando​ due​ forcelle​ di​ replicazione​ .

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DNA​ B attiva​ la​ DNA​ G Primasi​ che​ si​ occupa​ di​ sintetizzare​ primers​ di​ RNA​ . La

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primasi​ non​ è capace​ di​ correggere​ gli​ errori​ .

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● DNA​ elicasi​ → DNA​ topoisomerasi​ I → DNA​ topoisomerasi​ II​ → SSB​ proteins​ →

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complesso​ della​ DNA​ polimerasi​ III​ .

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[La DNA topoisomerasi I rompe un solo filamento di DNA , senza consumare ATP . la DNA

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topoisomerasi II rompe 2 filamenti di DNA , detta girasi , e consuma ATP.

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La DNA polimerasi III sostiene la sintesi sui due filamenti . Viene ancorata ai filamenti

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circolari di DNA da una struttura ad anello → DNA Clamp , negli eucarioti lo stesso

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complesso è noto con il nome di PCNA =piattaforma operativa che media diverse interazioni

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con il DNA .]

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Negli eucarioti …

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Abbiamo​ un​ complesso​ esamerico​ di​ riconoscimento​ ORC​ che​ riconosce​ il​ punto​ di​ origine

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in​ cui​ si​ inserisce​ il​ replisoma​ , più​ complesso​ del​ replisoma​ batterico​ .

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Ci​ sono​ tre​ DNA​ polimerasi​ attive​ nella​ forca​ replicativa​ : una​ dedicata​ alla​ sintesi​ di​ primers,

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1​ alla​ polimerizzazione​ di​ nucleotidi​ sul​ filamento​ leader​ , un’altra​ per​ polimerizzazione​ su

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filamento​ lagger​ o “ in​ ritardo”.

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La​ DNA​ elicasi​ è formata​ da​ proteine​ membri​ della​ famiglia​ dell’AAA+ATPasi​ . Utilizza

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l’energia​ proveniente​ dall’idrolisi​ di​ ATP​ per​ separare​ i filamenti​ .

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Il​ complesso​ esamerico​ sovracitato​ , ORC​ , è anche​ luogo​ di​ assemblaggio​ dei​ complessi

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prereplicativi​ . L’assemblaggio​ di​ questi​ viene​ definito​ licensing​ .

Telomeri

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Sono​ piccole​ sequenze​ di​ DNA​ che​ si​ trovano​ all’estremità​ di​ ogni​ cromosoma​ e la​ cui

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lunghezza​ è proporzionale​ all’età​ della​ cellula​ .

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Sono​ sequenze​ che​ si​ conservano​ fra​ specie​ diverse​ e che​ hanno​ un​ alto​ contenuto​ in​ CG​ .

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ribonucleoproteico​​ ​ ​ ​ ​

Sono​ sintetizzati​ dalla​ Telomerasi​ , enzima​ presente​ solo​ in​ cellule

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staminali​ . Hanno​ capacità​ di​ retrotrascrizione​ (da​ RNA​ a DNA)​ .

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Mutazioni​ al​ DNA

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Se​ il​ danno​ è grave​ e non​ viene​ riparato​ → arresto​ permanente​ ciclo​ cellulare​ .

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Se​ il​ danno​ è compatibile​ con​ la​ replicazione​ → viene​ integrato​ nel​ genoma​ → m

utazioni

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genetiche → modifiche permanenti e irreversibili perciò trasmissibili alla progenie .

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Le​ mutazioni​ genetiche​ si​ possono​ distinguere​ sulla​ base​ del​ materiale​ genetico

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coinvolto​ in:

cromosomiche​​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

● (es​ delezioni​ , traslocazioni​ di​ segmenti​ di​ DNA​ ecc​ )

geniche​​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

● (o​ puntiformi​ ; esempio​ : mismatch​ nella​ replicazione​ del​ DNA​ non​ corretto​ )

genomiche​​ ​ ​ ​ ​

● (esempio​ le​ trisomie​ )

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Tipi​ di​ danno​ :

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1. danni​ spontanei

​ ​ ​ ​

2. danni​ indotti​ da​ agenti​ chimico-fisici

​

3. agenti​ fisici

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1.​ Danno​ Spontaneo ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

● depurinazione​ (si​ verifica​ a cause​ di​ alte​ temperature​ e pH​ basso​ )

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● deaminazione​ : ​

citosina →​ uracile

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adenina →​ ipoxantina

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guanina →​ xantina

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● danni​ ossidativi​ per​ azione​ radicalica​ dei​ radicali​ liberi​ dell’ossigeno​ .

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● trasversioni​ : sostituzione​ purina​ - pirimidina

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● transizioni​ : sostituzione​ pirina-pirina

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2.​ Danni​ indotti​ da​ agenti​ chimico-fisici

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● da​ agenti​ alchilanti​ , ovvero​ residui​ derivanti​ da​ alcani​ , modificano​ la​ struttura

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tridimensionali​ del​ DNA

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● idrocarburi​ policiclici​ ( es​ benzene​ )

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● intercalanti​ delle​ basi​ , non​ formano​ legami​ con​ il​ DNA​ ma​ alterano​ la​ struttura

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3.​ Agenti​ fisici ​ ​ ​ ​ ​

● radiazioni​ UV​ (dimeri​ di​ timidina​ )

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● radiazioni​ ionizzanti

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Meccanismi​ di​ Riparazione

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1. reversione​ diretta​ del​ danno

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ della​​ ​ ​ ​ ​ glicosidico​​ ​ ​ ​

2. BER​ (Base​ Excision​ Repair​ ) → rimozione​ base​ con​ taglio​ . Si

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elimina​ solo​ la​ base​ azotata​ , il​ fosfato​ e lo​ zucchero​ vengono​ rimossi​ dall’enzima

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

liasi​ , rendendo​ così​ possibile​ alla​ DNA​ polimerasi​ l’inserimento​ di​ un​ nuovo

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nucleotide​ , saldato​ al​ resto​ del​ filamento​ dall’enzima​ ligasi​ . La​ rimozione​ dello

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scheletro​ può​ avvenire​ in​ due​ diverse​ modalità​ :

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- short​ patch​ : rimozione​ di​ singoli​ nucleotidi

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- long​ patch​ : rimozione​ di​ segmenti​ di​ nucleotidi

​ ​ ​ ​ ​ ​ 3.​​ ​ ​ ​ ​ ​

NER​ (Nucleotide​ Excision​ Repair​ )

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- riconosce​ il​ danno​ per​ le​ dimensioni​ dello​ stesso​ e la​ destabilizzazione

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termodinamica​ che​ il​ danno​ comporta​ .

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- ripara​ un​ danno​ che​ coinvolge​ filamenti​ lunghi​ da​ 2 a 30​ nucleotidi

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- meccanismo​ : una​ sequenza​ enzimatica​ riconosce​ il​ danno​ da​ riparare​ : XPB​ e XPD

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(elicasi)​ srotolano​ l’elica​ , XPG​ e XPF​ (endonucleasi)​ tagliano​ ed​ eliminano​ il

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nucleotide​ contenente​ il​ danno​ , DNA​ polimerasi​ sintetizza​ nuovo​ DNA​ nel​ sito

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lasciato​ vuoto​ dal​ danno​ che​ viene​ poi​ unito​ al​ resto​ del​ filamento​ da​ una​ ligasi​ .

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ Repair​​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

4.​ Double​ Strand​ Break​ → rottura​ della​ doppia​ elica​ . Molto​ pericoloso​ , segue​ la

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morte​ della​ cellula​ nel​ 90%​ dei​ casi​ .

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5.​ Mismatch​ Repair​ : corregge​ gli​ errori​ sfuggiti​ all​ ’attività​ di​ proofreading​ della

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polimerasi.Abbiamo​ escissione​ in​ toto​ di​ una​ breve​ sequenza​ e neosinte